A Brown-mozgás vizsgálata azt mutatja, hogy a valódi könnyek viszkózusabbak, mint a mesterségesek – Physics World

A Brown-mozgás vizsgálata azt mutatja, hogy a valódi könnyek viszkózusabbak, mint a mesterségesek – Physics World

Időbélyeg: 11. augusztus 2023. 8:00

Közeli fotó egy személy szeméről könnyekkel
(jóvoltából: iStock/leonovo)

A spanyolországi Baszkföldi Egyetem (UPV/EHU) kutatói új megvilágításba helyezték az emberi könnyek viszkoelasztikus viselkedését, és bebizonyították, hogy a valódi könnyek sokkal összetettebbek, mint a helyettesítő műkönnyek és szemcseppek. A munka segíthet a klinikusoknak jobban megérteni az olyan állapotokat, mint a száraz szem szindróma, és segítheti a testreszabott kezelések kidolgozását.

A tanulmány során a kutatók az egészséges emberi könnyek mikronméretű részecskéinek Brown-mozgását figyelték meg. Ennek a mozgásnak a nyomon követésére megvizsgálták, hogyan verődik vissza a fény a részecskékről, ezt a technikát dinamikus fényszórásnak nevezik. Ezekből az adatokból információkat kaptak a folyadék viszkozitásáról (az áramlási sebességről), valamint a rugalmasságáról és stabilitásáról. Azt is tanulmányozták, hogyan viselkedik a folyadék olyan igénybevételek hatására, mint például a szem pislogása okozta.

A csapat megállapította, hogy az emberi könnyek viszkoelasztikus tulajdonságai a bennük lévő hialuronsav molekulák koncentrációjától és méretétől függenek. Az emberi könnyek viszkozitása 50%-kal magasabb, mint a tiszta vízé, és összehasonlítható a 0.1% hialuronsavat tartalmazó műkönnyével.

Más biofluidokra is alkalmazható

A kutatók az elmúlt két évben a madridi Anyagszerkezeti Intézetben (IEM-CSIC) dolgoztak ezen a projekten, és először alkalmaztak dinamikus fényszórást egy korábbi időszakban. tanulmány polisztirol részecskék bevonásával vizes oldatokban. „A jelen projekt inspirációja a technikáról szóló előadás során merült fel POLIMAT központ San Sebastianban” – magyarázza Juan F Vega, a jelen tanulmány vezető szerzője és tagja a kísérleti szembiológiai csoport az UPV/EHU-n. „Ezen az eseményen volt alkalmam kapcsolatba lépni olyan szemészeti kutatókkal, akik kifejezték érdeklődésüket a mesterséges és emberi könnyek tulajdonságainak tanulmányozása iránt. Arantxa Acera kollégámmal együtt ezért úgy döntöttünk, hogy közös erőfeszítést kezdeményezünk.”

dinamikus fényszórás (DLS) folyadékok tanulmányozására a szuszpendált részecskék kiszórása érdekében megvilágított fény segítségével, valamint a folyadékok viszkozitását és feszültségtűrő képességét mérő reológiai módszerek
A folyadékok, például könnyek és szemcseppek térfogatának mikroskálán történő tanulmányozása új módszereket igényel. A szerzők két általánosan használt módszert ötvöztek, és a mikroskálára igazították: a dinamikus fényszórást (DLS) a folyadékok tanulmányozására a szuszpendált részecskék szétszóródását célzó megvilágítással, valamint a reológiai módszereket, amelyek a folyadékok viszkozitását és feszültségtűrő képességét mérik áramlás létrehozásával. különböző geometriák, például lemezek vagy kúpok. Jóvoltából: Juan F. Vega és Itxaso Calafel

Vega szerint ugyanez a technika segítheti a kutatókat más anyagok megértésében is. "Ha ezt a technikát a könnyek tulajdonságainak és viselkedésének feltárására használjuk, akkor általánosságban bővíthetjük alapvető ismereteinket a biofluidokkal kapcsolatban" - mondja. "Ez a biológiai folyadékok komplexitásának és dinamikájának mélyebb megértéséhez vezethet, utakat nyitva a kutatás és a fejlesztések számára a szemészeten kívül különböző területeken, mint például a bioanyagok, a gyógyszeradagoló rendszerek és a fiziológiai folyamatok."

Vega például azt állítja, hogy a kutatás segíthet a tudósoknak olyan szemcseppek kifejlesztésében, amelyek stabilitást, kenést és hidratáló tulajdonságokat biztosítanak a páciens szembetegségének vagy állapotának megfelelően. "Végső soron ennek a munkának az a célja, hogy fokozza azoknak az egyéneknek a kényelmét és jólétét, akiknél olyan tünetek jelentkeznek, mint a száraz szem szindróma" - mondja.

A műkönnyek javítása

Az UPV/EHU csapat tagjai a jövőbeli kutatások két kulcsfontosságú területére összpontosítanak. Az első a kereskedelmi forgalomban kapható mesterséges könnyek bonyolultabb formuláinak feltárása. „Ezen folyadékok részletes elemzésével arra törekszünk, hogy átfogó képet kapjunk összetételükről és arról, hogy hogyan kölcsönhatásba lépnek a szemkörnyezettel” – mondja Vega. Fizika Világa. „Az ilyen tanulmányok értékes betekintést nyújtanak számunkra ezeknek a termékeknek a hatékonyságába és korlátaiba, és lehetővé teszik számunkra, hogy azonosítsuk a fejlesztésre és optimalizálásra szoruló területeket.”

Hozzáteszi, hogy miután megértették a kereskedelmi forgalomban kapható műkönny tulajdonságait és hiányosságait, a következő lépés az lesz, hogy új, laboratóriumi formájú könny „utánzatokat” tervezzenek, amelyek tulajdonságai jobban hasonlítanak az egészséges könnyek tulajdonságaihoz.

A jelen munka részletesen a Folyadékok fizikája.

Időbélyeg:

Még több Fizika Világa